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JP3292255B2 - Method for producing aqueous polyurethane dispersion - Google Patents

Method for producing aqueous polyurethane dispersion

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Publication number
JP3292255B2
JP3292255B2 JP29430492A JP29430492A JP3292255B2 JP 3292255 B2 JP3292255 B2 JP 3292255B2 JP 29430492 A JP29430492 A JP 29430492A JP 29430492 A JP29430492 A JP 29430492A JP 3292255 B2 JP3292255 B2 JP 3292255B2
Authority
JP
Japan
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acid
aqueous
dispersion
parts
tertiary
Prior art date
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Expired - Lifetime
Application number
JP29430492A
Other languages
Japanese (ja)
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JPH06145278A (en
Inventor
淑文 玉木
泰宏 松本
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DIC Corp
Original Assignee
Dainippon Ink and Chemicals Co Ltd
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Filing date
Publication date
Application filed by Dainippon Ink and Chemicals Co Ltd filed Critical Dainippon Ink and Chemicals Co Ltd
Priority to JP29430492A priority Critical patent/JP3292255B2/en
Publication of JPH06145278A publication Critical patent/JPH06145278A/en
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Expired - Lifetime legal-status Critical Current

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    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08GMACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED OTHERWISE THAN BY REACTIONS ONLY INVOLVING UNSATURATED CARBON-TO-CARBON BONDS
    • C08G18/00Polymeric products of isocyanates or isothiocyanates
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    • C08G18/40High-molecular-weight compounds
    • C08G18/62Polymers of compounds having carbon-to-carbon double bonds
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    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08GMACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED OTHERWISE THAN BY REACTIONS ONLY INVOLVING UNSATURATED CARBON-TO-CARBON BONDS
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    • C08G18/40High-molecular-weight compounds
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Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、カチオン性のポリウレ
タン水性分散体の製造方法に関する。更に詳しくは、第
3級及び/または第4級窒素原子を有する特殊なポリオ
ール成分を使用するポリウレタン水性分散体の製造方法
に関する。
FIELD OF THE INVENTION The present invention relates to a method for producing an aqueous cationic polyurethane dispersion. More particularly, it relates to a method for producing an aqueous polyurethane dispersion using a special polyol component having a tertiary and / or quaternary nitrogen atom.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来のカチオン性ポリウレタン水性分散
体の代表的な製造方法としては、例えばN−エチルジエ
タノールアミン等のアルキルジアルカノールアミンと、
そのほかのポリオールと、ポリイソシアネートとを必須
成分として反応せしめ、その第3級窒素原子を酸で中和
するか、もしくはアルキル化剤等で4級化してカチオン
化する方法が知られている。
2. Description of the Related Art A typical method for producing a conventional aqueous dispersion of a cationic polyurethane includes, for example, an alkyl dialkanolamine such as N-ethyldiethanolamine;
A method is known in which another polyol is reacted with a polyisocyanate as an essential component, and the tertiary nitrogen atom is neutralized with an acid or quaternized with an alkylating agent or the like to be cationized.

【0003】[0003]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記し
たカチオン性ポリウレタン水性分散体は、経時の安定性
が不十分であり、しかもその皮膜は熱により著しく着色
するという欠点があった。
However, the above-mentioned aqueous dispersion of cationic polyurethane has a drawback that its stability over time is insufficient, and its coating is significantly colored by heat.

【0004】[0004]

【課題を解決するための手段】そこで本発明者らは、保
存安定性が良く、しかも熱に対しても着色しにくい皮膜
を与えるカチオン性ポリウレタン水性分散体を製造する
方法を鋭意検討した結果、N−メチルジエタノールアミ
ン等のポリオールではなく、第3級及び/または第4級
窒素原子を有する特定の構造のポリオールを用いると、
上記課題が解決されることを見い出し、本発明を完成す
るに至った。
The inventors of the present invention have conducted intensive studies on a method for producing a cationic polyurethane aqueous dispersion which has a good storage stability and gives a film which is not easily colored even by heat. When a polyol having a specific structure having a tertiary and / or quaternary nitrogen atom is used instead of a polyol such as N-methyldiethanolamine,
The inventors have found that the above-mentioned problems can be solved, and have completed the present invention.

【0005】即ち本発明は、2つ以上の水酸基及び1つ
のメルカプト基を有するメルカプタン系連鎖移動剤の存
在下に第3級及び/または第4級窒素原子を含有するラ
ジカル重合性不飽和単量体をラジカル重合させて得られ
るマクロモノマー(A)と、ポリイソシアネート(B)
とを必須成分として反応せしめることを特徴とするポリ
ウレタン水性分散体の製造方法を提供するものである。
That is, the present invention relates to a radically polymerizable unsaturated monomer containing a tertiary and / or quaternary nitrogen atom in the presence of a mercaptan-based chain transfer agent having two or more hydroxyl groups and one mercapto group. Macromonomer (A) obtained by subjecting a polymer to radical polymerization, and polyisocyanate (B)
And a method for producing an aqueous polyurethane dispersion, characterized by reacting the same as an essential component.

【0006】(構成)本発明に使用される2つ以上の水
酸基及び1つのメルカプト基を有するメルカプタン系連
鎖移動剤(以下、単に連鎖移動剤という。)としては、
例えば、1−メルカプト−1,1−メタンジオール、1
−メルカプト−1,1−エタンジオール、3−メルカプ
ト−1,2−プロパンジオール、2−メルカプト−1,
2−プロパンジオール、2−メルカプト−2−メチル−
1,3−プロパンジオール、2−メルカプト−2−エチ
ル−1,3−プロパンジオール、1−メルカプト−2,
2−プロパンジオール、2−メルカプトエチル−2−メ
チル−1,3−プロパンジオール、2−メルカプトエチ
ル−2−エチル−1,3−プロパンジオール、等が挙げ
られる。
(Constitution) The mercaptan-based chain transfer agent having two or more hydroxyl groups and one mercapto group used in the present invention (hereinafter, simply referred to as a chain transfer agent) is as follows.
For example, 1-mercapto-1,1-methanediol, 1
-Mercapto-1,1-ethanediol, 3-mercapto-1,2-propanediol, 2-mercapto-1,
2-propanediol, 2-mercapto-2-methyl-
1,3-propanediol, 2-mercapto-2-ethyl-1,3-propanediol, 1-mercapto-2,
2-propanediol, 2-mercaptoethyl-2-methyl-1,3-propanediol, 2-mercaptoethyl-2-ethyl-1,3-propanediol, and the like.

【0007】本発明に使用される第3級及び/または第
4級窒素原子を含有するラジカル重合性不飽和単量体と
しては、例えば、ジメチルアミノメチル(メタ)アクリ
レート、ジメチルアミノエチル(メタ)アクリレート、
ジメチルアミノプロピル(メタ)アクリレート、ジエチ
ルアミノメチル(メタ)アクリレート、ジエチルアミノ
エチル(メタ)アクリレート、ジエチルアミノプロピル
(メタ)アクリレート、ジメチルアリルアミン、ジメチ
ルジアリルアンモニウムクロライド、アクリロイルピロ
リジン及びこれらの単量体と塩酸、硫酸、硝酸等の無機
酸;蟻酸、酢酸、プロピオン酸等の有機酸;塩化メチ
ル、臭化メチル、ジメチル硫酸、ジエチル硫酸、塩化ベ
ンジル、p−ニトロベンジルクロライド、臭化ベンジ
ル、エチレンクロルヒドリン、エチレンブロムヒドリ
ン、エピクロルヒドリン、ブロムブタン等の4級化剤を
反応させた第4級窒素原子含有単量体等が挙げられる。
これらの単量体は、単独あるいは併用して用いられる。
The radically polymerizable unsaturated monomer containing a tertiary and / or quaternary nitrogen atom used in the present invention includes, for example, dimethylaminomethyl (meth) acrylate, dimethylaminoethyl (meth) Acrylate,
Dimethylaminopropyl (meth) acrylate, diethylaminomethyl (meth) acrylate, diethylaminoethyl (meth) acrylate, diethylaminopropyl (meth) acrylate, dimethylallylamine, dimethyldiallylammonium chloride, acryloylpyrrolidine and these monomers and hydrochloric acid, sulfuric acid, Inorganic acids such as nitric acid; organic acids such as formic acid, acetic acid, and propionic acid; methyl chloride, methyl bromide, dimethyl sulfate, diethyl sulfate, benzyl chloride, p-nitrobenzyl chloride, benzyl bromide, ethylene chlorohydrin, ethylene bromide Examples include quaternary nitrogen atom-containing monomers that have been reacted with a quaternizing agent such as hydrin, epichlorohydrin, and brombutane.
These monomers are used alone or in combination.

【0008】又場合によっては以下に示すような単量体
と共重合することも可能である。それらの例としては、
メチルアクリレート、エチルアクリレート、ブチルアク
リレート、オクチルアクリレート、メチルメタクリレー
ト、エチルメタクリレート、ブチルメタクリレート、オ
クチルメタクリレート等のアルキル(メタ)アクリレー
ト、アクリロニトリル、メタクリロニトリル、スチレ
ン、酢酸ビニル、グリシジル(メタ)アクリレート、ア
リールグリシジルエーテル等のグリシジル基含有単量
体、メタクリロイルオキシエチルアシッドフォスフェイ
ト、メタクリロイルオキシプロピルアシッドフォスフェ
イト及びそのエステルまたは塩等の燐酸基含有単量体、
スチレンスルフォン酸、及びそれらの塩などのスルフォ
ン酸基含有単量体、(メタ)アクリルアミド等のアミド
基含有単量体、パーフルオロオクチルエチル(メタ)ア
クリレート、N−メチル(プロピル)パーフルオロオク
チルスルフォンアミドエチル(メタ)アクリレート等の
パーフルオロアルキル基含有単量体、ポリジメチルシロ
キシルプロピルメタアクリレート等のポリシロキサン基
含有単量体、メトキシポリエチレングリコール(メタ)
アクリレート等のポリオキシエチレン基含有単量体等が
挙げられる。
In some cases, it is possible to copolymerize with the following monomers. Examples of them are
Methyl acrylate, ethyl acrylate, butyl acrylate, octyl acrylate, methyl methacrylate, ethyl methacrylate, butyl methacrylate, octyl methacrylate, and other alkyl (meth) acrylates, acrylonitrile, methacrylonitrile, styrene, vinyl acetate, glycidyl (meth) acrylate, aryl glycidyl Glycidyl group-containing monomers such as ethers, methacryloyloxyethyl acid phosphate, methacryloyloxypropyl acid phosphate and phosphoric acid group-containing monomers such as esters or salts thereof,
Sulfonic acid group-containing monomers such as styrene sulfonic acid and salts thereof, amide group-containing monomers such as (meth) acrylamide, perfluorooctylethyl (meth) acrylate, N-methyl (propyl) perfluorooctyl sulfone Perfluoroalkyl group-containing monomers such as amidoethyl (meth) acrylate; polysiloxane group-containing monomers such as polydimethylsiloxylpropyl methacrylate; methoxypolyethylene glycol (meth)
Examples include polyoxyethylene group-containing monomers such as acrylates.

【0009】本発明の第3級及び/または第4級窒素原
子含有マクロモノマーの製造方法としては、従来公知の
方法が適用でき、例えば、前記連鎖移動剤の存在下で、
前記第3級及び/または第4級窒素原子を含有するラジ
カル重合性不飽和単量体を必須成分とするラジカル重合
性不飽和単量体を、必要に応じて重合触媒を使用してラ
ジカル重合させれば容易に得られる。
As a method for producing the tertiary and / or quaternary nitrogen atom-containing macromonomer of the present invention, a conventionally known method can be applied. For example, in the presence of the chain transfer agent,
Radical polymerization of the radically polymerizable unsaturated monomer containing the tertiary and / or quaternary nitrogen atom-containing radically polymerizable unsaturated monomer as an essential component, using a polymerization catalyst if necessary It is easily obtained.

【0010】かかる重合触媒としては、例えば過酸化ベ
ンゾイル等のアシルパーオキサイド、第3級ブチルヒド
ロパーオキサイド、p−メタンヒドロパーオキサイド等
のアルキルヒドロパーオキサイド、ジ−第3級ブチルパ
ーオキシド等のジアルキルパーオキサイド等の様なパー
オキサイド化合物、アゾビスイソブチロニトリル系化合
物等が挙げられる。
Examples of such polymerization catalysts include acyl peroxides such as benzoyl peroxide, tertiary butyl hydroperoxides, alkyl hydroperoxides such as p-methane hydroperoxide, and di-tertiary butyl peroxides. Examples include peroxide compounds such as dialkyl peroxides, and azobisisobutyronitrile compounds.

【0011】本発明のポリウレタン水性分散体を得るた
めに用いられる前記第3級及び/または第4級窒素原子
含有マクロモノマー(A)の使用量は、安定な水性分散
体を得るために充分な量であることが必要であり、更に
詳しくは、最終的に得られるポリウレタン樹脂固形分1
00重量部当りの第3級及び/または第4級窒素原子の
含有量が少なくとも0.01当量以上好ましくは0.0
2〜0.2当量であることが必要である。
The amount of the tertiary and / or quaternary nitrogen atom-containing macromonomer (A) used for obtaining the aqueous polyurethane dispersion of the present invention is sufficient to obtain a stable aqueous dispersion. And more specifically, the solid content of polyurethane resin 1
The content of tertiary and / or quaternary nitrogen atoms per 100 parts by weight is at least 0.01 equivalent or more, preferably 0.0
It needs to be 2 to 0.2 equivalents.

【0012】本発明で用いられるポリイソシアネート
(B)としては、例えば2,4−トリレンジイソシアネ
ート、2,6−トリレンジイソシアネート、m−フェニ
レンジイソシアネート、p−フエニレンジイソシアネー
ト、4,4’−ジフェニルメタンジイソシアネート、
2,4’−ジフェニルメタンジイソシアネート、2,
2’−ジフェニルメタンジイソシアネート、3,3’−
ジメチル−4,4’−ビフェニレンジイソシアネート、
3,3’−ジメトキシ−4,4’−ビフエニレンジイソ
シアネート、3,3’−ジクロロ−4,4’−ビフェニ
レンジイソシアネート、1,5−ナフタレンジイソシア
ネート、1,5−テトラヒドロナフタレンジイソシアネ
ート、テトラメチレンジイソシアネート、1,6−ヘキ
サメチレンジイソシアネート、ドデカメチレンジイソシ
アネート、トリメチルヘキサメチレンジイソシアネー
ト、1,3−シクロヘキシレンジイソシアネート、1,
4−シクロヘキシレンジイソシアネート、キシリレンジ
イソシアネート、テトラメチルキシリレンジイソシアネ
ート、水素添加キシリレンジイソシアネート、リジンジ
イソシアネート、イソホロンジイソシアネート、4,
4’−ジシクロヘキシルメタンジイソシアネート、3,
3’−ジメチル−4,4’−ジシクロヘキシルメタンジ
イソシアネート等が挙げられる。
The polyisocyanate (B) used in the present invention includes, for example, 2,4-tolylene diisocyanate, 2,6-tolylene diisocyanate, m-phenylene diisocyanate, p-phenylene diisocyanate, 4,4'-diphenylmethane Diisocyanate,
2,4′-diphenylmethane diisocyanate, 2,
2'-diphenylmethane diisocyanate, 3,3'-
Dimethyl-4,4'-biphenylenediisocyanate,
3,3'-dimethoxy-4,4'-biphenylene diisocyanate, 3,3'-dichloro-4,4'-biphenylene diisocyanate, 1,5-naphthalene diisocyanate, 1,5-tetrahydronaphthalene diisocyanate, tetramethylene diisocyanate 1,6-hexamethylene diisocyanate, dodecamethylene diisocyanate, trimethylhexamethylene diisocyanate, 1,3-cyclohexylene diisocyanate,
4-cyclohexylene diisocyanate, xylylene diisocyanate, tetramethyl xylylene diisocyanate, hydrogenated xylylene diisocyanate, lysine diisocyanate, isophorone diisocyanate, 4,
4'-dicyclohexylmethane diisocyanate, 3,
3'-dimethyl-4,4'-dicyclohexylmethane diisocyanate and the like.

【0013】本発明のポリウレタン水性分散体の製造に
おいて用いられるイソシアネート基と反応し得るその他
の活性水素含有化合物は、便宜上平均分子量300〜1
0,000好ましくは500〜5,000の高分子量化
合物と、分子量300以下の低分子量化合物に分けられ
る。
The other active hydrogen-containing compounds which can react with isocyanate groups used in the production of the aqueous polyurethane dispersion of the present invention are, for convenience, an average molecular weight of 300-1.
It is classified into a high molecular weight compound having a molecular weight of preferably 5,000 to 5,000, and a low molecular weight compound having a molecular weight of 300 or less.

【0014】上記高分子量化合物としては、例えば、ポ
リエステルポリオール、ポリエーテルポリオール、ポリ
カーボネートポリオール、ポリアセタールポリオール、
ポリアクリレートポリオール、ポリエステルアミドポリ
オール、ポリチオエーテルポリオール等が挙げられる。
Examples of the high molecular weight compound include polyester polyols, polyether polyols, polycarbonate polyols, polyacetal polyols,
Polyacrylate polyol, polyesteramide polyol, polythioether polyol and the like can be mentioned.

【0015】ポリエステルポリオールとしては、例えば
エチレングリコール、プロピレングリコール、1,3−
プロパンジオール、1,4−ブタンジオール、1,5−
ペンタンジオール、3−メチル−1,5−ペンタンジオ
ール、1,6−ヘキサンジオール、ネオペンチルグリコ
ール、ジエチレングリコール、トリエチレングリコー
ル、テトラエチレングリコール、ポリエチレングリコー
ル(分子量300〜6,000)、ジプロピレングリコ
ール、トリプロピレングリコール、ビスヒドロキシエト
キシベンゼン、1,4−シクロヘキサンジオール、1,
4−シクロヘキサンジメタノール、ビスフェノールA、
水素添加ビスフェノールA、ハイドロキノン及びそれら
のアルキレンオキシド付加体等のグリコール成分とコハ
ク酸、アジピン酸、アゼライン酸、セバシン酸、ドデカ
ンジカルボン酸、無水マレイン酸、フマル酸、1,3−
シクロペンタンジカルボン酸、1,4−シクロヘキサン
ジカルボン酸、テレフタル酸、イソフタル酸、フタル
酸、1,4−ナフタレンジカルボン酸、2,5−ナフタ
レンジカルボン酸、2,6−ナフタレンジカルボン酸、
ナフタル酸、ビフェニルジカルボン酸、1,2−ビス
(フェノキシ)エタン−p,p’−ジカルボン酸及びこ
れらジカルボン酸の無水物あるいはエステル形成性誘導
体;p−ヒドロキシ安息香酸、p−(2−ヒドロキシエ
トキシ)安息香酸及びこれらのヒジロキシカルボン酸の
エステル形成性誘導体等の酸成分とから脱水縮合反応に
よって得られるポリエステルの他にε−カプロラクトン
等の環状エステル化合物の開環重合反応によって得られ
るポリエステル及びこれらの共重合ポリエステルが挙げ
られる。
As the polyester polyol, for example, ethylene glycol, propylene glycol, 1,3-
Propanediol, 1,4-butanediol, 1,5-
Pentanediol, 3-methyl-1,5-pentanediol, 1,6-hexanediol, neopentyl glycol, diethylene glycol, triethylene glycol, tetraethylene glycol, polyethylene glycol (molecular weight 300 to 6,000), dipropylene glycol, Tripropylene glycol, bishydroxyethoxybenzene, 1,4-cyclohexanediol, 1,
4-cyclohexanedimethanol, bisphenol A,
Glycol components such as hydrogenated bisphenol A, hydroquinone and their alkylene oxide adducts and succinic acid, adipic acid, azelaic acid, sebacic acid, dodecanedicarboxylic acid, maleic anhydride, fumaric acid, 1,3-
Cyclopentanedicarboxylic acid, 1,4-cyclohexanedicarboxylic acid, terephthalic acid, isophthalic acid, phthalic acid, 1,4-naphthalenedicarboxylic acid, 2,5-naphthalenedicarboxylic acid, 2,6-naphthalenedicarboxylic acid,
Naphthalic acid, biphenyldicarboxylic acid, 1,2-bis (phenoxy) ethane-p, p'-dicarboxylic acid and anhydride or ester-forming derivatives of these dicarboxylic acids; p-hydroxybenzoic acid, p- (2-hydroxyethoxy) ) Polyesters obtained by a ring-opening polymerization reaction of a cyclic ester compound such as ε-caprolactone, in addition to polyesters obtained by a dehydration condensation reaction with an acid component such as benzoic acid and ester-forming derivatives of these hydroxycarboxylic acids; Is a copolymerized polyester.

【0016】ポリエーテルとしては、例えばエチレング
リコール、ジエチレングリコール、トリエチレングリコ
ール、プロピレングリコール、トリメチレングリコー
ル、1,3−ブタンジオール、1,4−ブタンジオー
ル、1,6−ヘキサンジオール、ネオペンチルグリコー
ル、グリセリン、トリメチロールエタン、トリメチロー
ルプロパン、ソルビトール、しょ糖、アコニット糖、ト
リメリット酸、ヘミメリット酸、燐酸、エチレンジアミ
ン、ジエチレントリアミン、トリイソプロパノールアミ
ン、ピロガロール、ジヒドロキシ安息香酸、ヒドロキシ
フタール酸、1,2,3−プロパントリチオール、等の
活性水素原子を少なくとも2個有する化合物の1種また
は2種以上を開始剤としてエチレンオキサイド、プロピ
レンオキサイド、ブチレンオキサイド、スチレンオキサ
イド、エピクロルヒドリン、テトラヒドロフラン、シク
ロヘキシレン、等のモノマーの1種または2種以上を常
法により付加重合したものが挙げられる。
Examples of the polyether include ethylene glycol, diethylene glycol, triethylene glycol, propylene glycol, trimethylene glycol, 1,3-butanediol, 1,4-butanediol, 1,6-hexanediol, neopentyl glycol, Glycerin, trimethylolethane, trimethylolpropane, sorbitol, sucrose, aconit sugar, trimellitic acid, hemicellitic acid, phosphoric acid, ethylenediamine, diethylenetriamine, triisopropanolamine, pyrogallol, dihydroxybenzoic acid, hydroxyphthalic acid, 1,2,2 One or more compounds having at least two active hydrogen atoms, such as 3-propanetrithiol, are used as initiators for ethylene oxide, propylene oxide, Emissions oxide, styrene oxide, epichlorohydrin, tetrahydrofuran, cyclohexylene, include those addition polymerization in a conventional manner one or more monomers and the like.

【0017】ポリカーボネートポリオールとしては、例
えば1,4−ブタンジオール、1,6−ヘキサンジオー
ル、ジエチレングリコール等のグリコールとジフェニル
カーボネート、ホスゲンとの反応によって得られる化合
物が挙げられる。
Examples of the polycarbonate polyol include compounds obtained by reacting glycols such as 1,4-butanediol, 1,6-hexanediol, diethylene glycol and the like with diphenyl carbonate and phosgene.

【0018】上記低分子量化合物としては、分子量30
0以下の分子内に少なくとも2個以上の活性水素を含有
する化合物で例えば、ポリエステルポリオールの原料と
して用いたグリコール成分;グリセリン、トリメチロー
ルエタン、トリメチロールプロパン、ソルビトール、ペ
ンタエリスリトール等のポリヒドロキシ化合物;エチレ
ンジアミン、1,6−ヘキサメチレンジアミン、ピペラ
ジン、2,5−ジメチルピペラジン、イソホロンジアミ
ン、4,4’−ジシクロヘキシルメタンジアミン、3,
3’−ジメチル−4,4’−ジシクロヘキシルメタンジ
アミン、1,4−シクロヘキサンジアミン、1,2−プ
ロパンジアミン、ヒドラジン、ジエチレントリアミン、
トリエチレンテトラミン等のアミン化合物が挙げられ
る。
The low molecular weight compound includes a compound having a molecular weight of 30.
A compound containing at least two active hydrogens in the molecule of 0 or less, for example, a glycol component used as a raw material of a polyester polyol; a polyhydroxy compound such as glycerin, trimethylolethane, trimethylolpropane, sorbitol, and pentaerythritol; Ethylenediamine, 1,6-hexamethylenediamine, piperazine, 2,5-dimethylpiperazine, isophoronediamine, 4,4′-dicyclohexylmethanediamine, 3,
3′-dimethyl-4,4′-dicyclohexylmethanediamine, 1,4-cyclohexanediamine, 1,2-propanediamine, hydrazine, diethylenetriamine,
Examples include amine compounds such as triethylenetetramine.

【0019】本発明のポリウレタン水性分散体の製造方
法としては、従来からよく知られているいずれの方法で
もよく、例えば、次のような方法が挙げられる。
The method for producing the aqueous polyurethane dispersion of the present invention may be any of the conventionally well-known methods, for example, the following method.

【0020】マクロモノマー(A)及びその他の活性
水素含有化合物と、ポリイソシアネート(B)を反応さ
せて得られたポリウレタン樹脂の有機溶剤溶液又は有機
溶剤分散液に、必要に応じて中和剤を含む水溶液を混合
して水性分散体を得る方法。
If necessary, a neutralizing agent may be added to the organic solvent solution or organic solvent dispersion of the polyurethane resin obtained by reacting the macromonomer (A) and other active hydrogen-containing compounds with the polyisocyanate (B). To obtain an aqueous dispersion by mixing aqueous solutions containing the same.

【0021】マクロモノマー(A)及びその他の活性
水素含有化合物と、ポリイソシアネート(B)を反応さ
せて得られた末端イソシアネート基含有ウレタンプレポ
リマーに、必要に応じて中和剤を含む水溶液と混合する
か、または予めプレポリマー中に中和剤を加えた後水を
混合して水に分散させた後、ポリアミンと反応させて水
性分散体を得る方法。
The urethane prepolymer having a terminal isocyanate group obtained by reacting the macromonomer (A) and other active hydrogen-containing compounds with the polyisocyanate (B) is mixed with an aqueous solution containing a neutralizing agent, if necessary. Or a method of adding a neutralizing agent to a prepolymer in advance, mixing water, dispersing the mixture in water, and reacting with a polyamine to obtain an aqueous dispersion.

【0022】マクロモノマー(A)及びその他の活性
水素含有化合物と、ポリイソシアネート(B)を反応さ
せて得られた末端イソシアネート基含有ウレタンプレポ
リマーに、ポリアミンと必要に応じて中和剤を含む水溶
液と混合するか、または予めプレポリマー中に必要に応
じて中和剤を加えた後、ポリアミンを含む水溶液と混合
して水性分散体を得る方法。
An aqueous solution containing a polyamine and, if necessary, a neutralizing agent is added to a urethane prepolymer having a terminal isocyanate group obtained by reacting the macromonomer (A) and other active hydrogen-containing compounds with the polyisocyanate (B). Or a neutralizing agent is added in advance to the prepolymer, if necessary, and then mixed with an aqueous solution containing a polyamine to obtain an aqueous dispersion.

【0023】本発明に係るポリウレタン樹脂及び末端イ
ソシアネート基含有ウレタンプレポリマーは、従来公知
の方法で製造され、例えば、前記ポリイソシアネートと
活性水素含有化合物(マクロモノマー(A)も含む)
を、イソシアネート基と活性水素基の当量比をそれぞれ
ポリウレタン樹脂の場合は、0.8:1〜1.2:1好
ましくは0.9:1〜1.1:1の比率で、また末端イ
ソシアネート基含有ウレタンプレポリマーの場合は、
1.1:1〜3:1好ましくは1.2:1〜2:1の比
率で、20〜120℃好ましくは30〜100℃にて反
応される。
The polyurethane resin and urethane prepolymer containing terminal isocyanate groups according to the present invention are produced by a conventionally known method. For example, the polyisocyanate and the active hydrogen-containing compound (including the macromonomer (A))
In the case of a polyurethane resin, the equivalent ratio of an isocyanate group to an active hydrogen group is 0.8: 1 to 1.2: 1, preferably 0.9: 1 to 1.1: 1. In the case of a group-containing urethane prepolymer,
The reaction is carried out at a ratio of 1.1: 1 to 3: 1, preferably 1.2: 1 to 2: 1 at 20 to 120C, preferably 30 to 100C.

【0024】これらの反応は無溶剤下にて行なうことも
できるが、反応系の反応制御あるいは粘度低下等の目的
で有機溶剤を使用することもできる。かかる有機溶剤は
とくに限定されないが、例えば、トルエン、キシレン等
の芳香族炭化水素;アセトン、メチルエチルケトン等の
ケトン類;テトラヒドロフラン等のエーテル類;酢酸エ
チル、酢酸ブチル等の酢酸エステル類;ジメチルホルム
アミド、N−メチルピロリドン等のアミド類が挙げられ
る。
These reactions can be carried out in the absence of a solvent, but an organic solvent can also be used for the purpose of controlling the reaction of the reaction system or reducing the viscosity. Examples of the organic solvent include, but are not limited to, aromatic hydrocarbons such as toluene and xylene; ketones such as acetone and methyl ethyl ketone; ethers such as tetrahydrofuran; acetates such as ethyl acetate and butyl acetate; dimethylformamide; Amides such as -methylpyrrolidone.

【0025】かかる有機溶剤は、最終的に得られるポリ
ウレタン樹脂水性分散体から蒸留除去する場合は、蒸留
除去が容易な比較的沸点が低いものを用いることが好ま
しい。やむ終えず沸点100℃以上の有機溶剤を使用し
なければならない場合においてもその使用量は必要最小
限に止めることが好ましい。
When such an organic solvent is removed by distillation from the polyurethane resin aqueous dispersion finally obtained, it is preferable to use a solvent having a relatively low boiling point which is easily removed by distillation. Even when an organic solvent having a boiling point of 100 ° C. or higher must be used, the amount of use is preferably kept to a minimum.

【0026】また前記〜の方法において、本発明の
マクロモノマー(A)に加えて従来のポリウレタン水性
分散体の製造方法において用いられる親水性原子団又は
中和により親水性となりうる原子団を有しかつイソシア
ネート基と反応し得る活性水素含有化合物を併用しても
構わない。
In the above methods (1) to (4), in addition to the macromonomer (A) of the present invention, a hydrophilic atomic group used in a conventional method for producing an aqueous polyurethane dispersion or an atomic group which can be made hydrophilic by neutralization is used. An active hydrogen-containing compound capable of reacting with an isocyanate group may be used in combination.

【0027】かかる化合物としては、例えば、2−オキ
シエタンスルホン酸、フェノールスルホン酸、スルホ安
息香酸、スルホコハク酸、5−スルホイソフタル酸、ス
ルファニル酸、1,3−フェニレンジアミン−4,6−
ジスルホン酸、2,4−ジアミノトルエン−5−スルホ
ン酸等のスルホン酸含有化合物及びこれらの誘導体又は
これらを共重合して得られるポリエステルポリオール;
2,2−ジメチロールプロピオン酸、2,2−ジメチロ
ール酪酸、2,2−ジメチロール吉草酸、ジオキシマレ
イン酸、2,6−ジオキシ安息香酸、3,4−ジアミノ
安息香酸等のカルボン酸含有化合物及びこれらの誘導体
又はこれらを共重合して得られるポリエステルポリオー
ル;メチルジエタノールアミン、エチルジエタノールア
ミン、プロピルジエタノールアミン、ブチルジエタノー
ルアミン、オレイルジエタノールアミン、N,N−ジオ
キシエチルアニリン、N,N−ジオキシエチルトルイジ
ン、アルキルジイソプロパノールアミン、アリルジイソ
プロパノールアミン、ジオキシエチルピペラジン等の3
級アミノ基含有化合物及びこれらの誘導体又はこれらを
共重合して得られるポリエステルポリオールまたはポリ
エーテルポリオール;前記3級アミノ基含有化合物及び
これらの誘導体又はこれらを共重合して得られるポリエ
ステルポリオールまたはポリエーテルポリオールと、塩
化メチル、臭化メチル、ジメチル硫酸、ジエチル硫酸、
塩化ベンジル、p−ニトロベンジルクロライド、臭化ベ
ンジル、エチレンクロルヒドリン、エチレンブロムヒド
リン、エピクロルヒドリン、ブロムブタン等の4級化剤
の反応物;エチレンオキシドの繰り返し単位を少なくと
も30重量%以上含有し、ポリマー中に少なくとも1個
以上の活性水素を含有する分子量300〜10,000
のポリオキシエチレン−ポリオキシアルキレン共重合体
等のノニオン基含有化合物又はこれらを共重合して得ら
れるポリエステルポリエーテルポリオールが挙げられ、
これら単独で、もしくは組み合わせて使用される。
Examples of such compounds include 2-oxyethanesulfonic acid, phenolsulfonic acid, sulfobenzoic acid, sulfosuccinic acid, 5-sulfoisophthalic acid, sulfanilic acid, 1,3-phenylenediamine-4,6-
Sulfonic acid-containing compounds such as disulfonic acid and 2,4-diaminotoluene-5-sulfonic acid and derivatives thereof or polyester polyols obtained by copolymerizing them;
Carboxylic acid-containing compounds such as 2,2-dimethylolpropionic acid, 2,2-dimethylolbutyric acid, 2,2-dimethylolvaleric acid, dioxymaleic acid, 2,6-dioxybenzoic acid, and 3,4-diaminobenzoic acid And their derivatives or polyester polyols obtained by copolymerizing them; methyldiethanolamine, ethyldiethanolamine, propyldiethanolamine, butyldiethanolamine, oleyldiethanolamine, N, N-dioxyethylaniline, N, N-dioxyethyltoluidine, alkyl 3 such as diisopropanolamine, allyldiisopropanolamine, dioxyethylpiperazine, etc.
Tertiary amino group-containing compounds and derivatives thereof or polyester polyols or polyether polyols obtained by copolymerizing them; tertiary amino group-containing compounds and derivatives thereof or polyester polyols or polyethers obtained by copolymerizing them Polyol, methyl chloride, methyl bromide, dimethyl sulfate, diethyl sulfate,
A reaction product of a quaternizing agent such as benzyl chloride, p-nitrobenzyl chloride, benzyl bromide, ethylene chlorohydrin, ethylene bromohydrin, epichlorohydrin, or bromobutane; a polymer containing at least 30% by weight of ethylene oxide repeating units Having a molecular weight of 300 to 10,000 containing at least one active hydrogen therein
Nonoxy group-containing compounds such as polyoxyethylene-polyoxyalkylene copolymer or a polyester polyether polyol obtained by copolymerizing these, and
These may be used alone or in combination.

【0028】また本発明の方法において必要に応じて乳
化剤を併用しても構わない。かかる乳化剤としては、例
えばポリオキシエチレンノニルフェニルエーテル、ポリ
オキシエチレンラウリルエーテル、ポリオキシエチレン
スチレン化フェニルエーテル、ポリオキシエチレンソル
ビトールテトラオレエート等のノニオン系乳化剤;オレ
イン酸ナトリウム等の脂肪酸塩、アルキル硫酸エステル
塩、アルキルベンゼンスルフォン酸塩、アルキルスルホ
コハク酸塩、ナフタレンスルフォン酸塩、アルカンスル
フォネートナトリウム塩、アルキルジフェニルエーテル
スルフォン酸ナトリウム塩等のアニオン系乳化剤;ポリ
オキシエチレンアルキル硫酸塩、ポリオキシエチレンア
ルキルフェニル硫酸塩等のノニオンアニオン系乳化剤が
挙げられる。
In the method of the present invention, if necessary, an emulsifier may be used in combination. Examples of such emulsifiers include nonionic emulsifiers such as polyoxyethylene nonyl phenyl ether, polyoxyethylene lauryl ether, polyoxyethylene styrenated phenyl ether, polyoxyethylene sorbitol tetraoleate; fatty acid salts such as sodium oleate; Anionic emulsifiers such as ester salts, alkylbenzene sulfonates, alkyl sulfosuccinates, naphthalene sulfonates, sodium alkanesulfonates, sodium alkyldiphenyl ether sulfonates; polyoxyethylene alkyl sulfates, polyoxyethylene alkylphenyl sulfates Nonionic anionic emulsifiers such as salts are exemplified.

【0029】本発明のポリウレタン水性分散体の製造で
用いることのできる第3級及び/または第4級窒素原子
を中和させるための中和剤としては、例えば、塩酸、硫
酸、硝酸等の無機酸;蟻酸、酢酸、プロピオン酸等の有
機酸;塩化メチル、臭化メチル、ジメチル硫酸、ジエチ
ル硫酸、塩化ベンジル、p−ニトロベンジルクロライ
ド、臭化ベンジル、エチレンクロルヒドリン、エチレン
ブロムヒドリン、エピクロルヒドリン、ブロムブタン等
の4級化剤が挙げられ、中和の時期としては、第3級窒
素原子含有不飽和単量体の重合前、中、後あるいは、ウ
レタン化反応中、後のいずれでも構わない。
The neutralizing agent for neutralizing the tertiary and / or quaternary nitrogen atoms which can be used in the production of the aqueous polyurethane dispersion of the present invention includes, for example, inorganic acids such as hydrochloric acid, sulfuric acid and nitric acid. Organic acids such as formic acid, acetic acid, and propionic acid; methyl chloride, methyl bromide, dimethyl sulfate, diethyl sulfate, benzyl chloride, p-nitrobenzyl chloride, benzyl bromide, ethylene chlorohydrin, ethylene bromhydrin, epichlorohydrin And a quaternizing agent such as brombutane. The neutralization may be performed before, during, or after the polymerization of the tertiary nitrogen atom-containing unsaturated monomer, or during or after the urethanization reaction. .

【0030】本発明のポリウレタン水性分散体の製造で
用いることのできるポリアミンとしては、例えばエチレ
ンジアミン、1,2−プロパンジアミン、1,6−ヘキ
サメチレンジアミン、ピペラジン、2−メチルピペラジ
ン、2,5−ジメチルピペラジン、イソホロンジアミ
ン、4,4’−ジシクロヘキシルメタンジアミン、3,
3’−ジメチル−4,4’−ジシクロヘキシルメタンジ
アミン、1,2−シクロヘキサンジアミン、1,4−シ
クロヘキサンジアミン、アミノエチルエタノールアミ
ン、アミノプロピルエタノールアミン、アミノヘキシル
エタノールアミン、アミノエチルプロパノールアミン、
アミノプロピルプロパノールアミン、アミノヘキシルプ
ロパノールアミン等のジアミン類;ジエチレントリアミ
ン、ジプロピレントリアミン、トリエチレンテトラミン
等のポリアミン類;ヒドラジン類;酸ヒドラジド類が挙
げられ、これら単独あるいは組み合わせて使用される。
Examples of the polyamine that can be used in the production of the aqueous polyurethane dispersion of the present invention include ethylenediamine, 1,2-propanediamine, 1,6-hexamethylenediamine, piperazine, 2-methylpiperazine, and 2,5- Dimethylpiperazine, isophoronediamine, 4,4′-dicyclohexylmethanediamine, 3,
3′-dimethyl-4,4′-dicyclohexylmethanediamine, 1,2-cyclohexanediamine, 1,4-cyclohexanediamine, aminoethylethanolamine, aminopropylethanolamine, aminohexylethanolamine, aminoethylpropanolamine,
Diamines such as aminopropylpropanolamine and aminohexylpropanolamine; polyamines such as diethylenetriamine, dipropylenetriamine and triethylenetetramine; hydrazines; acid hydrazides, and these are used alone or in combination.

【0031】かくして得られたポリウレタン樹脂水性分
散体はそのまま用いてもよいが、有機溶剤を必要に応じ
て蒸留除去して、ポリウレタン樹脂水分散体として用い
ることもできる。
The aqueous polyurethane resin dispersion thus obtained may be used as it is, or may be used as an aqueous polyurethane resin dispersion by removing an organic solvent by distillation, if necessary.

【0032】有機溶剤の蒸留除去を行うに際しては各種
の蒸留装置が使用できるが、蒸留効率や蒸留除去した有
機溶剤が大気中に放出されない蒸留装置が好ましく、中
でも薄膜蒸発装置が特に好ましい。
Various distillation apparatuses can be used for removing the organic solvent by distillation. However, a distillation apparatus which does not release the organic solvent removed by distillation or the distillation efficiency to the atmosphere is preferable, and a thin film evaporation apparatus is particularly preferable.

【0033】又、本発明の水性分散体の上記〜の製
造方法において、必要に応じて、水に加えてその他の水
性分散体や水分散液、例えば酢ビ系、エチレン酢ビ系、
アクリル系、アクリルスチレン系等のエマルジョン;ス
チレン・ブタジエン系、アクリロニトリル・ブタジエン
系、アクリル・ブタジエン系等のラテックス;ポリエチ
レン系、ポリオレフィン系等のアイオノマー;ポリウレ
タン、ポリエステル、ポリアミド、エポキシ系樹脂等の
各種水性分散体、水分散液を併用してもよい。
In the above methods for producing an aqueous dispersion of the present invention, if necessary, in addition to water, other aqueous dispersions or aqueous dispersions, for example, vinyl acetate, ethylene acetate,
Emulsions such as acrylics and acrylic styrenes; latexes such as styrene-butadiene, acrylonitrile-butadiene, and acryl-butadiene; ionomers such as polyethylene and polyolefins; and various aqueous solutions such as polyurethane, polyester, polyamide, and epoxy resins A dispersion and an aqueous dispersion may be used in combination.

【0034】かくして有機溶剤を除去して得られたポリ
ウレタン樹脂水性分散体は固形分が約10〜60重量
%、好ましくは15〜50重量%の実質的に無溶剤の水
分散体である。しかしながらやむ終えず沸点100℃以
上の有機溶剤をポリウレタン樹脂水性分散体の製造に使
用しなければならない場合でも、水性分散体の全重量当
たり20重量%までにそのような有機溶剤の使用量は止
めるべきである。
The aqueous polyurethane resin dispersion thus obtained by removing the organic solvent is a substantially solvent-free aqueous dispersion having a solid content of about 10 to 60% by weight, preferably 15 to 50% by weight. However, even when an organic solvent having a boiling point of 100 ° C. or more must be used for the production of an aqueous polyurethane resin dispersion, the amount of such an organic solvent is stopped up to 20% by weight based on the total weight of the aqueous dispersion. Should.

【0035】本発明の方法により得られる合成樹脂水分
散体は、そのまま単独で、あるいは他の水分散体、例え
ば酢ビ系、エチレン酢ビ系、アクリル系、アクリルスチ
レン系等のエマルジョン;スチレン・ブタジエン系、ア
クリロニトリル・ブタジエン系、アクリル・ブタジエン
系等のラテックス;ポリエチレン系、ポリオレフィン系
等のアイオノマー;ポリウレタン、ポリエステル、ポリ
アミド、エポキシ系の水分散体と任意の割合で配合して
使用することができる。
The aqueous dispersion of the synthetic resin obtained by the method of the present invention may be used alone or in the form of another aqueous dispersion, for example, an emulsion of vinyl acetate, ethylene vinyl acetate, acrylic, acrylic styrene or the like; Latexes such as butadiene, acrylonitrile-butadiene, and acryl-butadiene; ionomers such as polyethylene and polyolefin; polyurethane, polyester, polyamide, and epoxy-based aqueous dispersions can be blended and used in an arbitrary ratio. .

【0036】更に、カーボンブラック、クレー、タル
ク、水酸化アルミニウム等の充填剤;シリカゾル、アル
ミナゾル、可塑剤、顔料等の添加剤;アルキレングリコ
ール誘導体、あるいは脂肪族ジカルボン酸のジアルキル
エステル等の造膜助剤;フッ素系あるいはジアルキルス
ルホサクシネート系等の乳化剤、アセチレングリコール
誘導体等の各種レベリング剤;鉱物油系、アマイド系、
シリコーン系等の各種消泡剤あるいはエタノール、イソ
プロピルアルコール等の少量のアルコール類を配合する
ことができる。
Further, fillers such as carbon black, clay, talc and aluminum hydroxide; additives such as silica sol, alumina sol, plasticizer and pigment; and film-forming aids such as alkylene glycol derivatives or dialkyl esters of aliphatic dicarboxylic acids. Emulsifiers such as fluorine or dialkyl sulfosuccinates, various leveling agents such as acetylene glycol derivatives; mineral oils, amides,
Various antifoaming agents such as silicones or a small amount of alcohols such as ethanol and isopropyl alcohol can be blended.

【0037】また上記水分散体の耐光性、耐熱性、耐水
性、耐溶剤性、耐熱性等の各種耐久性を改善する目的で
酸化防止剤、紫外線吸収剤、加水分解防止剤等の安定剤
をポリウレタン水性分散体の製造工程中あるいは製造後
に添加し、あるいはまたエポキシ樹脂、メラミン樹脂、
イソシアネート化合物、アジリジン化合物、ポリカルボ
ジイミド化合物等の架橋剤を配合して使用することもで
きる。
For the purpose of improving the durability of the aqueous dispersion, such as light resistance, heat resistance, water resistance, solvent resistance, and heat resistance, stabilizers such as antioxidants, ultraviolet absorbers, and hydrolysis inhibitors. During or after the production process of the aqueous polyurethane dispersion, or epoxy resin, melamine resin,
A crosslinking agent such as an isocyanate compound, an aziridine compound, and a polycarbodiimide compound may be blended and used.

【0038】本発明の方法により得られる第3級及び/
または第4級窒素原子含有マクロモノマーは、ウレタン
化反応において反応促進効果があるだけでなく、ゲル化
等の問題もなく安定に導入することが可能であり、ポリ
ウレタン樹脂中への第3級及び/または第4級窒素原子
の導入が容易である。
The tertiary and / or tertiary compounds obtained by the method of the present invention
Alternatively, the quaternary nitrogen atom-containing macromonomer not only has a reaction promoting effect in the urethanization reaction, but also can be stably introduced without problems such as gelation, and the tertiary and tertiary compounds can be incorporated into the polyurethane resin. And / or introduction of a quaternary nitrogen atom is easy.

【0039】この様にして得られた本発明のポリウレタ
ン水性分散体は、良好な造膜性を有し、透明で均質な皮
膜を形成することができ、各種基材に対する密着性、耐
水性、耐溶剤性等にも優れ、ポリエステル、ナイロン、
塩ビ等の各種プラスチック、金属、ガラス、紙、織物、
皮革、木材等の基材に対する接着剤、バインダー、サイ
ズ剤、塗料、表面処理剤、コーティング剤、水性グラビ
アインキ等に有用である。
The aqueous polyurethane dispersion of the present invention thus obtained has good film-forming properties, can form a transparent and uniform film, and has good adhesion to various substrates, water resistance, Excellent in solvent resistance etc., polyester, nylon,
Various plastics such as PVC, metal, glass, paper, textile,
It is useful as an adhesive, a binder, a sizing agent, a paint, a surface treatment agent, a coating agent, a water-based gravure ink, and the like for substrates such as leather and wood.

【0040】[0040]

【実施例】以下、実施例により本発明を更に説明する
が、本発明はこれに限定されるものではない。尚、本発
明は特に断わりの無い限り部及び%は重量基準である。
EXAMPLES The present invention will be further described below with reference to examples, but the present invention is not limited to these examples. In the present invention, parts and percentages are by weight unless otherwise specified.

【0041】製造例1 温度計、攪拌装置、還流冷却管、窒素導入管を備えた4
ツ口フラスコに、メチルエチルケトン172部、ジメチ
ルアミノエチルメタクリレート200部、チオグリセリ
ン10部、触媒1部を仕込み80℃で8時間重合して、
水酸基価26.7、アミン価187.1、固形分濃度5
5%の第3級窒素含有マクロモノマーAを得た。
Production Example 1 4 equipped with a thermometer, a stirrer, a reflux condenser, and a nitrogen inlet tube
In a one-necked flask, 172 parts of methyl ethyl ketone, 200 parts of dimethylaminoethyl methacrylate, 10 parts of thioglycerin, and 1 part of the catalyst were charged and polymerized at 80 ° C. for 8 hours.
Hydroxyl value 26.7, amine value 187.1, solid content concentration 5
5% of a tertiary nitrogen-containing macromonomer A was obtained.

【0042】実施例1 分子量 1,000のポリカプロラクトンジオール1097.
2部、第3級窒素含有マクロモノマーA288.4部、
ネオペンチルグリコール144部、ディスモジュールW
〔住友バイエル(株)社製水添ジフェニルメタンジイソ
シアネート〕524部、ジブチルチンジラウレート0.
4部、メチルエチルケトン1445部を混合して75℃
において20時間反応してウレタン化した後、氷酢酸5
8部を加えてポリウレタン中の第3級窒素原子を中和
し、水4490部を撹拌下徐々に滴下して乳化させ、更
に減圧下メチルエチルケトンを蒸留して除き、固形分濃
度30%のポリウレタン水性分散体を得た。このポリウ
レタン水性分散体は3ケ月放置後も極めて安定であっ
た。この水性分散液から得られた皮膜は、乾燥器中で加
熱にしても着色することがなかった。
Example 1 Polycaprolactone diol having a molecular weight of 1,000 1097.
2 parts, tertiary nitrogen-containing macromonomer A 288.4 parts,
144 parts of neopentyl glycol, Dismodular W
[Hydrogenated diphenylmethane diisocyanate manufactured by Sumitomo Bayer Co., Ltd.] 524 parts, dibutyltin dilaurate 0.
4 parts and 1445 parts of methyl ethyl ketone were mixed and the mixture was heated to 75 ° C.
Reaction for 20 hours to urethanize, then glacial acetic acid 5
8 parts were added to neutralize the tertiary nitrogen atoms in the polyurethane, 4490 parts of water was gradually added dropwise with stirring to emulsify, and methyl ethyl ketone was distilled off under reduced pressure to obtain a polyurethane aqueous solution having a solid content of 30%. A dispersion was obtained. This aqueous polyurethane dispersion was extremely stable even after standing for 3 months. The film obtained from this aqueous dispersion did not discolor even when heated in a drier.

【0043】比較例1 実施例1のマクロモノマーAの代わりに、N−メチルジ
エタノールアミンを3級窒素含有量がマクロモノマーA
と同量になる様に用いる以外は実施例1と同様にして、
カチオン性ポリウレタン水性分散体を合成した。具体的
には次の操作によった。
Comparative Example 1 Instead of the macromonomer A of Example 1, N-methyldiethanolamine was replaced with a macromonomer A having a tertiary nitrogen content.
In the same manner as in Example 1 except for using the same amount as
An aqueous cationic polyurethane dispersion was synthesized. Specifically, the following operation was performed.

【0044】分子量 1,000のポリカプロラクトンジオー
ル1242部、N−メチルジエタノールアミン114.
4部、ネオペンチルグリコール43.2部、ディスモジ
ュールW524部、ジブチルチンジラウレート0.4
部、メチルエチルケトン1574部を混合して75℃に
おいて20時間反応してウレタン化した後、氷酢酸58
部を加えて分子中のN−メチルジエタノールアミン由来
の第3級窒素原子を中和し、水4490部を撹拌下徐々
に滴下して乳化させようとしたが、安定な水分散体は得
られなかった。
1242 parts of polycaprolactone diol having a molecular weight of 1,000, N-methyldiethanolamine
4 parts, 43.2 parts of neopentyl glycol, 524 parts of Dismodur W, 0.4 part of dibutyltin dilaurate
And 1574 parts of methyl ethyl ketone were mixed and reacted at 75 ° C. for 20 hours to urethanate, and then glacial acetic acid 58
To neutralize the tertiary nitrogen atom derived from N-methyldiethanolamine in the molecule, and then tried to emulsify by gradually dropping 4490 parts of water under stirring, but a stable aqueous dispersion was not obtained. Was.

【0045】実施例2 実施例1にて得られたポリウレタン樹脂のメチルエチル
ケトン溶液を氷酢酸で中和する替わりに、ヨウ化メチル
を加えて第4級化した後、水を滴下して乳化させ、更に
減圧下メチルエチルケトンを蒸留で除き、固形分30%
のカチオン性ポリウレタン水性分散体を得た。このポリ
ウレタン水性分散体は3ケ月放置後も極めて安定であっ
た。この水性分散液から得られた皮膜は、乾燥器中で加
熱にしても着色することがなかった。
Example 2 Instead of neutralizing the methyl ethyl ketone solution of the polyurethane resin obtained in Example 1 with glacial acetic acid, quaternized by adding methyl iodide, then emulsifying by adding water dropwise, Further, methyl ethyl ketone was removed by distillation under reduced pressure, and the solid content was 30%.
A cationic polyurethane aqueous dispersion was obtained. This aqueous polyurethane dispersion was extremely stable even after standing for 3 months. The film obtained from this aqueous dispersion did not discolor even when heated in a drier.

【0046】実施例3 分子量 1,000のポリテトラメチレングリコール939.
6部、第3級窒素含有マクロモノマーA709.2部、
イソホロンジイソシアネート866部、1,4−ブタン
ジオール170部、メチルエチルケトン1260部を混
合して70℃において6時間反応してイソシアネート基
末端のプレポリマーを合成した後、ジメチル硫酸298
部を加えてプレポリマー中の第3級窒素原子を第4級化
し、ホモミキサ−で高速攪拌しながら水8000部を投
入しプレポリマ−の水性分散液を調製し、更に無水ピペ
ラジン70部を溶解した水溶液350部を約1分間を要
して滴下し、引続き減圧下メチルエチルケトンを蒸留し
て除き、固形分濃度25%のポリウレタン水性分散体を
得た。このポリウレタン水性分散体は3ケ月放置後も極
めて安定であった。この水性分散液から得られた皮膜
は、乾燥器中で加熱にしても着色することがなかった。
Example 3 Polytetramethylene glycol having a molecular weight of 1,000 939.
6 parts, tertiary nitrogen-containing macromonomer A 709.2 parts,
866 parts of isophorone diisocyanate, 170 parts of 1,4-butanediol, and 1260 parts of methyl ethyl ketone are mixed and reacted at 70 ° C. for 6 hours to synthesize an isocyanate group-terminated prepolymer.
Of the tertiary nitrogen atom in the prepolymer was quaternized by adding 8000 parts of water while stirring at high speed with a homomixer to prepare an aqueous dispersion of the prepolymer, and 70 parts of anhydrous piperazine were further dissolved. 350 parts of an aqueous solution was added dropwise over about 1 minute, and then methyl ethyl ketone was distilled off under reduced pressure to obtain a polyurethane aqueous dispersion having a solid content of 25%. This aqueous polyurethane dispersion was extremely stable even after standing for 3 months. The film obtained from this aqueous dispersion did not discolor even when heated in a drier.

【0047】実施例4 分子量 2,000のポリエステルジオール(ネオペンチルグ
リコール/1,6−ヘキサンジオール/アジピン酸)8
62.8部、第3級窒素含有マクロモノマーA370.
8部、1,4−ブタンジオール133.2部、トリレン
ジイソシアネート348部、メチルエチルケトン865
部を混合して75℃において12時間反応してウレタン
化した後、氷酢酸74.2部を加えてポリウレタン中の
第3級窒素原子を中和し、水3620部を撹拌下徐々に
滴下して乳化させ、更に減圧下メチルエチルケトンを蒸
留して除き、固形分濃度30%のカチオン性ポリウレタ
ン水性分散体を得た。このポリウレタン水性分散体は3
ケ月放置後も極めて安定であった。この水性分散液から
得られた皮膜は、乾燥器中で加熱にしても着色すること
がなかった。
Example 4 Polyester diol having a molecular weight of 2,000 (neopentyl glycol / 1,6-hexanediol / adipic acid) 8
62.8 parts, tertiary nitrogen-containing macromonomer A370.
8 parts, 1,3 butanediol 133.2 parts, tolylene diisocyanate 348 parts, methyl ethyl ketone 865
The mixture was mixed and reacted at 75 ° C. for 12 hours to urethanize, and then 74.2 parts of glacial acetic acid was added to neutralize the tertiary nitrogen atoms in the polyurethane, and 3620 parts of water were gradually added dropwise with stirring. Then, methyl ethyl ketone was distilled off under reduced pressure to obtain a cationic polyurethane aqueous dispersion having a solid content of 30%. This aqueous polyurethane dispersion is 3
It was extremely stable after standing for a month. The film obtained from this aqueous dispersion did not discolor even when heated in a drier.

【0048】尚、本発明実施例の製造方法で得られたポ
リウレタン水性分散体はいずれも各種フィラーの分散性
に極めて優れていた。
The aqueous polyurethane dispersions obtained by the production methods of the examples of the present invention were all excellent in dispersibility of various fillers.

【0049】[0049]

【発明の効果】本発明の方法では、親水基としての第3
級及び/または第4級窒素原子をグラフト鎖に任意の分
子量で導入できるため、親水基の局在化が可能であり、
従来の方法に比べ少ない親水基含有量においても、水に
対する分散性が良好なポリウレタン水性分散体が容易に
得られる。同時に得られた水性分散体は経時安定性、機
械的安定性が極めて良好である。
According to the method of the present invention, the third group as a hydrophilic group
Since a quaternary and / or quaternary nitrogen atom can be introduced into the graft chain at any molecular weight, localization of a hydrophilic group is possible,
An aqueous polyurethane dispersion having good dispersibility in water can be easily obtained even with a smaller hydrophilic group content than the conventional method. The aqueous dispersion obtained at the same time has very good stability over time and mechanical stability.

【0050】また親水基が側鎖にあるため、各種無機、
有機顔料あるいは各種フィラーの分散性が良好であり、
またポリウレタン樹脂の主鎖が加水分解劣化を比較的受
けにくく耐加水分解性に優れ、更に熱による着色を受け
にくいという利点がある。
Further, since the hydrophilic group is on the side chain, various inorganic and
Good dispersibility of organic pigments or various fillers,
Further, there is an advantage that the main chain of the polyurethane resin is relatively resistant to degradation due to hydrolysis, has excellent hydrolysis resistance, and is less likely to be colored by heat.

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】2つ以上の水酸基及び1つのメルカプト基
を有するメルカプタン系連鎖移動剤の存在下に第3級及
び/または第4級窒素原子を含有するラジカル重合性不
飽和単量体をラジカル重合させて得られるマクロモノマ
ー(A)と、ポリイソシアネート(B)とを必須成分と
して反応せしめることを特徴とするポリウレタン水性分
散体の製造方法。
1. A radically polymerizable unsaturated monomer containing a tertiary and / or quaternary nitrogen atom in the presence of a mercaptan-based chain transfer agent having two or more hydroxyl groups and one mercapto group. A process for producing an aqueous polyurethane dispersion, comprising reacting a macromonomer (A) obtained by polymerization and a polyisocyanate (B) as essential components.
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